KR101371962B1 - Method of upper extremities rehabilitation using smart device and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상지마비 환자를 대상으로 상지 재활 훈련 프로그램을 제공하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an upper limb rehabilitation method and apparatus using a smart device, and more particularly to an upper limb rehabilitation method and apparatus using a smart device for providing an upper limb rehabilitation training program for upper extremity paralyzed patients.
상지 재활 장치는 상지마비 환자를 대상으로 하는 훈련 장치이다. 종래의 상지 재활 장치는 손으로 페달을 잡고 시계 방향이나 반시계 방향으로 돌려주는 훈련을 하거나 손으로 회전체를 시계방향 혹은 반시계 방향으로 돌려주는 훈련을 하는 상지 재활 장치가 주로 사용되고 있다. The upper limb rehabilitation device is a training device for upper limb paralyzed patients. The conventional upper limb rehabilitation apparatus is mainly used for the upper limb rehabilitation device to train the hand to hold the pedal and turn clockwise or counterclockwise, or to rotate the rotating body clockwise or counterclockwise by hand.
그런데 이러한 종래의 상지 재활 장치는 사용자가 쉽사리 지루함을 느끼게 되어 지속적인 훈련을 기대하기 어렵다. 또한, 종래의 상지 재활 장치는 다양한 운동 시스템을 구현하기 위해서 여러 종류의 센서, 제어기, 디스플레이 등 복잡한 장치 등을 포함하고 있다. 이것은 여러 가지 재활 운동을 구현할 수 있는 장점을 가진 반면에 고가의 장치가 될 수밖에 없는 단점의 원인이 된다.However, such a conventional upper limb rehabilitation device is easily bored by the user is difficult to expect continuous training. In addition, the conventional upper limb rehabilitation device includes a complex device such as various types of sensors, controllers, displays, etc. to implement a variety of exercise systems. This has the advantage of being able to implement a variety of rehabilitation exercises, while being a cause of the disadvantages that can be expensive equipment.
본 발명의 배경이 되는 기술은 국내등록특허 제10-0554461호에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-0554461.
본 발명은, 조향 수단에 도킹 가능한 스마트 기기를 이용하여 사용자에게 상지 재활 훈련 프로그램을 제공할 수 있는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an upper limb rehabilitation method and apparatus using a smart device that can provide an upper limb rehabilitation training program to a user using a smart device dockable to a steering means.
본 발명은, 조향 수단에 도킹 가능한 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법에 있어서, 사용자로 하여금 상기 조향 수단의 회전 조작을 유도하는 훈련 파형을 화면상에 제공하는 단계와, 상기 스마트 기기에 내장된 자이로 센서를 이용하여 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 단계와, 상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과에 따라 상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 단계를 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법을 제공한다.The present invention provides a limb rehabilitation method using a smart device that can be docked to a steering means, the method comprising: providing a training waveform on a screen to guide a user to rotate the steering means; and a gyro sensor embedded in the smart device. Generating a manipulation waveform corresponding to the rotation manipulation by using the controller; comparing the training waveform with the manipulation waveform; and adjusting a difficulty level of the training waveform according to the comparison result. Provide an upper limb rehabilitation method used.
여기서, 상기 훈련 파형은 시간 축에 대해 사인파 형상을 가지고, 상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 단계는, 동일한 임의 시간 구간에 대하여, 상기 훈련 파형에 대한 제1 적분 값과 상기 조작 파형에 대한 제2 적분 값을 연산하는 단계, 및 상기 제1 적분 값에 대한 제2 적분 값의 오차를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the training waveform has a sinusoidal shape with respect to the time axis, and the comparing of the training waveform and the operation waveform includes: a first integral value for the training waveform and the operation waveform for the same arbitrary time interval; Calculating a second integrated value, and calculating an error of a second integrated value with respect to the first integrated value.
또한, 상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 단계는, 상기 연산한 오차가 제1 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 현재의 난이도보다 높은 제2 난이도로 조절하고, 상기 연산한 오차가 상기 제1 임계범위보다 높은 제2 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도로 유지하고, 상기 연산한 오차가 상기 제2 임계범위보다 높은 제3 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도보다 낮은 난이도로 조절할 수 있다.The adjusting of the difficulty level of the training waveform may include adjusting the difficulty level of the training waveform to a second difficulty level higher than a present difficulty level if the calculated error is within a first threshold range, and the calculated error value is equal to the first difficulty level. The difficulty level of the training waveform is maintained at the current difficulty level if it is within a second threshold range that is higher than a threshold range, and the difficulty level of the training waveform is set if the calculated error is within a third threshold range that is higher than the second threshold range. You can adjust the difficulty to less than.
또한, 상기 상지 재활 방법은 상기 난이도의 수행 결과를 상기 화면 상에 제공하고, 상기 사용자 별로 상기 사용자에 의한 난이도 수행 이력과 최근 난이도 정보를 기록하며, 상기 사용자의 로그인 시에 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 최근 난이도로 제공할 수 있다.In addition, the upper limb rehabilitation method provides a result of performing the difficulty on the screen, recording the difficulty performance history and the latest difficulty information by the user for each user, and the difficulty of the training waveform at the time of login of the user It can be provided with the recent difficulty.
그리고, 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 단계는, 상기 조작 파형을 상기 훈련 파형에 겹친 형태로 화면상에 제공할 수 있다.The generating of the manipulation waveform corresponding to the rotation manipulation may provide the manipulation waveform on the screen in a form overlapping the training waveform.
또한, 상기 스마트 기기는, 상기 조향 수단에 장착되어 상기 조향 수단과 유무선 연결되며, 상기 상지 재활 방법은, 상기 조향 수단의 강도에 해당하는 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도를 설정받는 단계, 및 상기 설정받은 강도에 대응하는 제어 신호를 상기 조향 수단으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the smart device is mounted on the steering means and connected to the steering means and wired or wireless, the upper limb rehabilitation method, the step of setting the spring effect strength and damper effect strength corresponding to the strength of the steering means, and the setting The method may further include transmitting a control signal corresponding to the received intensity to the steering means.
그리고, 본 발명은 조향 수단에 도킹 가능한 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치에 있어서, 사용자로 하여금 상기 조향 수단의 회전 조작을 유도하는 훈련 파형을 화면상에 제공하는 훈련파형 제공부와, 상기 스마트 기기에 내장된 자이로 센서를 이용하여 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 조작파형 생성부와, 상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 파형 비교부, 및 상기 비교 결과에 따라 상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 난이도 조절부를 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치를 제공한다.The present invention also provides an upper limb rehabilitation apparatus using a smart device that can be docked to a steering means, comprising: a training waveform providing unit for providing a training waveform on a screen to guide a user to rotate the steering means; An operation waveform generator for generating an operation waveform corresponding to the rotation operation using a built-in gyro sensor; a waveform comparison unit for comparing the training waveform and the operation waveform; and a difficulty level of the training waveform according to the comparison result. It provides an upper limb rehabilitation device using a smart device comprising a difficulty adjusting unit to adjust.
여기서, 상기 스마트 기기는, 상기 조향 수단에 장착되어 상기 조향 수단과 유무선 연결되며, 상기 상지 재활 장치는, 상기 조향 수단의 강도에 해당하는 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도를 설정받는 강도 설정부, 및 상기 설정받은 강도에 대응하는 제어 신호를 상기 조향 수단으로 전송하는 제어신호 전송부를 더 포함할 수 있다.Here, the smart device is attached to the steering means, the wire and wireless connection with the steering means, the upper limb rehabilitation device, the strength setting unit for setting the spring effect strength and damper effect strength corresponding to the strength of the steering means, and The apparatus may further include a control signal transmitter for transmitting a control signal corresponding to the set intensity to the steering means.
본 발명에 따른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법 및 그 장치에 따르면, 조향 수단에 도킹 가능한 스마트 기기를 이용하여 사용자에게 상지 재활 훈련 프로그램을 제공할 수 있다. 이에 따라, 일반적인 재활 운동 장치에서 가지지 못하는 재미와 흥미를 유발하여 사용자가 높은 집중력을 가지고 운동에 참여할 수 있도록 유도할 수 있는 이점이 있다.According to the upper limb rehabilitation method and apparatus using the smart device according to the present invention, it is possible to provide the upper limb rehabilitation training program to the user by using a smart device dockable to the steering means. Accordingly, there is an advantage that can induce the user to participate in the exercise with high concentration by causing fun and interest not having in the general rehabilitation exercise device.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치의 구성도이다.
도 3은 도 1에 따른 상지 재활 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 S310 내지 S330 단계를 설명하는 화면 예이다.
도 5는 도 3의 S330 단계의 상세 실시예를 나타낸다.1 is a conceptual diagram of an upper limb rehabilitation method using a smart device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an upper limb rehabilitation device using a smart device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of the upper limb rehabilitation method according to FIG.
4 is a screen example illustrating steps S310 to S330 of FIG. 3.
5 illustrates a detailed embodiment of step S330 of FIG. 3.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
본 발명은 상지마비 환자를 대상으로 하는 상지 재활 장치 및 방법으로서 전문의의 판단에 의해 환자가 상지를 이용하여 회전 운동 재활기구를 사용함이 가능하다고 판단될 때 기존 재활 치료 장비보다 흥미를 유발할 수 있고 훈련의 난이도를 조절할 수 있는 상지 재활 프로그램을 제공한다.The present invention is an upper limb rehabilitation device and method for patients with upper limb paralysis can be more interesting and training than conventional rehabilitation equipment when it is determined that the patient can use the rotational exercise rehabilitation device using the upper limb by the judgment of a specialist Provide an upper limb rehabilitation program to control the difficulty of the child.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법의 개념도이다. 스마트 기기(10)는 조향 수단(20)의 가운데 부분에 도킹 가능하도록 장착된다. 예를 들면, 조향 수단(20)에 결합된 별도의 거치대(미도시) 안에 스마트 기기(10)가 장착된다. 여기서, 조향 수단(20)의 회전 시에 스마트 기기(10)가 추락하지 않도록 거치대와 스마트 기기(10)의 측면 간이 단단히 밀착되게 하는 스프링이 거치대 내부에 구비될 수 있다. 물론, 이외에도 조향 수단(20)과 스마트 기기(10) 간의 도킹은 자력에 의한 고정 방식, 접착 방식 등이 사용될 수 있다.1 is a conceptual diagram of an upper limb rehabilitation method using a smart device according to an embodiment of the present invention. The
스마트 기기(10)는 일반적인 스마트 폰, 스마트 패드 등에 해당된다. 이러한 스마트 기기(10)에는 자이로 센서가 내장되어 있어서 회전 각도의 수집이 가능하며 조향 수단(20)의 회전 조작에 대응하는 방향성을 측정할 수 있다. 본 실시예는 이러한 특성을 이용하여 스마트 기기(10) 상에 상지 재활 프로그램을 구동한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치의 구성도이고, 도 3은 도 1에 따른 상지 재활 방법의 흐름도이다.2 is a block diagram of an upper limb rehabilitation apparatus using a smart device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a flow chart of the upper limb rehabilitation method according to FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치(100)는 훈련파형 제공부(110), 조작파형 생성부(120), 파형 비교부(130), 난이도 조절부(140), 강도 설정부(150), 제어신호 전송부(160), DB부(170)를 포함한다. 이러한 상지 재활 장치(100)는 스마트 기기(10)에서 실행 가능한 애플리케이션(Application)으로 구현 가능하다.2 and 3, the upper
먼저, 훈련파형 제공부(110)는 사용자로 하여금 상기 조향 수단(20)의 회전 조작을 유도하는 훈련 파형을 화면상에 제공한다(S310). 이후 조작파형 생성부(120)는 상기 스마트 기기(10)에 내장된 자이로 센서를 이용하여 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성한다(S320). First, the training
파형 비교부(130)는 상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교한다(S330). 그러면, 난이도 조절부(140)는 상기 비교 결과에 따라 상기 훈련 파형의 난이도를 조절한다(S340).The
도 4는 도 3의 S310 내지 S340 단계를 설명하는 화면 예이다. 도 4의 (a)에는 상기 훈련 파형(A)의 궤적을 따라 사용자가 회전 조작하여 생성된 조작 파형(B)의 예를 도시한 것이다. 여기서 가로축은 영점을 기준으로 좌측과 우측에 대해 각각 좌회전 및 우회전의 조작 각도를 나타내며, 세로축은 시간을 나타낸다. FIG. 4 is a screen example illustrating steps S310 to S340 of FIG. 3. FIG. 4A illustrates an example of an operation waveform B generated by a user's rotation operation along the trajectory of the training waveform A. As shown in FIG. Here, the horizontal axis represents an operating angle of left turn and right turn with respect to the left and the right, respectively, with respect to the zero point, and the vertical axis represents time.
도 4의 (a)와 같이, 조작 파형의 생성 시에는 상기 조작 파형을 상기 훈련 파형에 겹친 형태로 화면상에 제공한다. 중앙의 기준선(B)는 사용자가 조향 수단(20)을 전혀 조작하지 않은 상태에 나타나는 파형으로서 시간에 따라 직선형의 파형을 갖게 된다. 이와 같이 도 4에 도시된 파형은 시간에 따른 조향 수단(20)의 조작 각도 변화량에 대응하는 파형에 해당된다. As shown in FIG. 4A, when generating an operation waveform, the operation waveform is provided on the screen in a form overlapping the training waveform. The center reference line B is a waveform that appears in a state where the user has not operated the steering means 20 at all, and has a straight waveform with time. As such, the waveform shown in FIG. 4 corresponds to the waveform corresponding to the amount of change in the operating angle of the steering means 20 over time.
도 4의 (a)에서 조작 파형(B)의 주기는 훈련 파형(A)의 주기보다 긴 것을 알 수 있다. 이와 같이, 도 4의 (a)와 같이 사용자의 조작 파형(B)이 훈련 파형(A)에 못 미치는 경우, 현재 제공된 훈련 파형(A)의 난이도가 높다고 판단하여 이보다 낮은 난이도의 훈련 파형(A')을 도 4의 (b)와 같이 새롭게 제공할 수 있다.In FIG. 4A, it can be seen that the period of the operation waveform B is longer than the period of the training waveform A. FIG. As shown in FIG. 4A, when the user's operation waveform B is less than the training waveform A, it is determined that the currently provided training waveform A has a high difficulty level, and the training waveform A having a lower difficulty level is shown. ') May be newly provided as shown in FIG.
본 실시예에서 제공되는 훈련 파형은 시간 축에 대해 사인파 형상을 가지고 있다. 여기서, 사인파의 진폭 또는 주기를 조절하는 것에 의해 상기 훈련 파형의 난이도를 조절할 수 있다. 또한, 도 4에서와 같이 훈련 파형이 시간에 따라 항상 일정한 진폭과 주기를 갖는 사인파를 제공하는 것 이외에도, 훈련 파형의 진폭 또는 주기가 시간에 따라 가변형으로 바뀌는 형태도 제공할 수 있다. 이러한 가변형 파형은 별도의 파형 설정부를 통해 사용자로부터 설정받을 수 있다. The training waveform provided in this embodiment has a sinusoidal shape with respect to the time axis. Here, the difficulty of the training waveform can be adjusted by adjusting the amplitude or period of the sine wave. In addition to providing a sinusoidal waveform having a constant amplitude and period, which is always constant with time, as shown in FIG. 4, a form in which the amplitude or period of the training waveform is changed in time may be provided. The variable waveform may be set by the user through a separate waveform setting unit.
이하에서는 상기 훈련 파형과 조작 파형의 비교 단계에 관한 실시예를 설명한다. 도 5는 도 3의 S330 단계의 상세 실시예를 나타낸다.Hereinafter, an embodiment related to a comparison step between the training waveform and the operation waveform will be described. 5 illustrates a detailed embodiment of step S330 of FIG. 3.
도 5에서 실선은 사용자에게 제공된 훈련 파형에 해당되고, 점선은 사용자에 의한 조작 파형에 해당된다고 가정한다. 물론, 세로 축은 시간이고, 가로 축은 좌회전 및 우회전 방향의 조향각의 크기에 해당된다.In FIG. 5, it is assumed that the solid line corresponds to the training waveform provided to the user, and the dotted line corresponds to the manipulation waveform provided by the user. Of course, the vertical axis is time, and the horizontal axis corresponds to the magnitude of the steering angle in the left turn and right turn directions.
먼저, 두 파형의 비교를 위해서는, 동일한 임의 시간 구간에 대하여, 상기 훈련 파형에 대한 제1 적분 값과 상기 조작 파형에 대한 제2 적분 값을 연산한다. 도 5의 경우는 사인 파형의 절반 궤적인 0~t 구간에 대한 적분 값을 두 파형에 대해 연산한다. 도 5에서 훈련 파형은 실선, 조작 파형은 점선으로 도시되어 있다. 적분 값의 연산은 아래의 수학식 1과 같은 방법을 이용한다.First, for comparison of two waveforms, a first integral value for the training waveform and a second integral value for the manipulation waveform are calculated for the same arbitrary time interval. In the case of FIG. 5, the integral value for the 0 to t section of the half locus of the sine waveform is calculated for the two waveforms. In FIG. 5, the training waveform is shown by the solid line and the operating waveform is shown by the dotted line. The calculation of the integral value uses the same method as in Equation 1 below.
수학식 1에서 f(x)는 시간에 따른 훈련 파형의 함수를 나타낸다.In Equation 1, f (x) represents a function of the training waveform over time.
이후, 상기 제1 적분 값에 대한 제2 적분 값의 오차를 아래의 수학식 2를 통해 연산한다.Then, the error of the second integral value with respect to the first integral value is calculated through Equation 2 below.
여기서 a는 상기 훈련 파형에 대한 제1 적분 값, b는 상기 조작 파형에 대한 제2 적분 값에 해당한다.Where a corresponds to a first integral value for the training waveform and b corresponds to a second integral value for the manipulation waveform.
이하의 표 1은 도 3의 S340 단계의 상세 실시예를 나타낸다.Table 1 below shows a detailed embodiment of the step S340 of FIG.
다음 단계의 난이도 수행After current difficulty
Take the next level of
표 1과 같이 난이도 조절부(140)에서는 상기 연산한 오차가 제1 임계범위(ex, 0~10%) 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 현재의 난이도보다 높은 제2 난이도로 조절한다. 또한, 상기 연산한 오차가 제1 임계범위보다 높은 제2 임계범위(ex, 10~30%) 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도로 유지한다. 그리고, 상기 연산한 오차가 제2 임계범위보다 높은 제3 임계범위(ex, 30%~) 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도보다 낮은 난이도로 조절한다. 여기서, 스마트 기기(10)의 화면에 표 1과 같이 각 상황의 난이도 수행 결과(Good, Complete, Bad)를 표시하여 사용자가 훈련 중에 확인이 가능하도록 한다.As shown in Table 1, the
이와 같이, 본 실시예에서는 훈련 파형과의 오차가 매우 작은 경우 현재 난이도를 수행하는데 문제 없음으로 판단하고 다음 단계의 난이도를 진행할 수 있도록 한다. 또한, 오차가 그보다 크면 현재 난이도를 지속적으로 수행하도록 한다. 오차가 매우 큰 경우에는 사용자가 현재 난이도를 수행하는데 무리가 있는 것으로 판단하여 현재 난이도보다 낮은 단계의 난이도로 변경한다. As such, in the present embodiment, when the error with the training waveform is very small, it is determined that there is no problem in performing the current difficulty, and the difficulty of the next step can be performed. Also, if the error is larger than that, the current difficulty is continuously performed. If the error is very large, it is determined that the user has difficulty in performing the current difficulty, and the user changes the difficulty to a level lower than the current difficulty.
이러한 과정을 통해 사용자의 훈련 능력에 적합한 난이도를 제공할 수 있으며, 환자의 상태에 맞게 난이도의 단계적 조절이 가능하다. 또한, 사용자가 운동할 수 있는 범위 내에서 조향 장치를 이용하여 회전 운동을 훈련할 수 있어 사용자별 재활 훈련의 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 실제 조향 장치를 이용한 상지 재활 프로그램을 제공함에 따라 기존 재활 치료 장비보다 재미와 흥미를 유발하여 사용자가 높은 집중력을 가지고 운동에 참여할 수 있도록 유도할 수 있다.Through this process, it is possible to provide a difficulty suited to the user's training ability, and it is possible to adjust the degree of difficulty according to the condition of the patient. In addition, the rotational exercise can be trained using the steering apparatus within the range in which the user can exercise, thereby increasing the efficiency of the rehabilitation training for each user. In addition, by providing an upper limb rehabilitation program using a real steering device, it can induce fun and interest than existing rehabilitation treatment equipment to induce users to participate in exercise with high concentration.
앞서와 같이, 상지 재활 장치(100)는 상기 난이도의 수행 결과를 상기 화면 상에 제공하여 현재 사용자로 하여금 난이도의 수행 정도를 직접 확인할 수 있도록 한다. 또한, 상기 사용자 별로 상기 사용자에 의한 난이도 수행 이력과 최근 난이도 정보를 DB부(170)에 기록한다. 이에 따라, 상기 스마트 기기(10)를 이용하여 사용자의 로그인 시에 제공되는 훈련 파형의 난이도를 해당 사용자에 대해 저장된 최근 난이도로 제공한다. 이에 따라, 가장 최근의 난이도에 이어서 재활 훈련이 진행될 수 있도록 한다.As described above, the upper
이러한 스마트 기기(10)는 조향 수단에 장착되어 조향 수단(20)과 유무선 연결된다. 일반적으로 차량 핸들과 같은 조향 수단(20)에는 USB 포트가 구비되어 있으며 이 USB 포트를 통해 조향 수단(20)을 PC와 연결하면 조향 수단(20)에 대한 각종 설정(ex, 강도 설정)이 가능해진다. 이러한 조향 수단(20)의 USB 포트는 스마트 기기(10)의 포트와 케이블 등으로 연결이 가능하다. 물론, 조향 수단(20)은 스마트 기기(10)와 무선 통신이 가능하도록 구현될 수 있다.The
여기서 상지 재활 장치(100)는 강도 설정부(150)를 통해 상기 조향 수단(20)의 강도(운동 부하)에 해당하는 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도를 설정받는다. 여기서, 스프링 효과 강도는 핸들이 회전 조작된 후 다시 원위치로 복원되는 속도를 조절하는 부분이고, 댐퍼 효과 강도는 핸들의 회전 조작시 들어가는 힘을 조절하는 부분이다. 이러한 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도는 기 공지된 사항으로서 보다 상세한 설명을 생략한다. Here, the upper
이후 제어신호 전송부(160)는 상기 설정받은 강도에 대응하는 제어 신호를 상기 조향 수단(20)으로 전송한다. 이에 따라, 조향 수단(20)은 사용자로부터 조작받은 강도에 대응하는 강도로 동작하게 된다. 이러한 강도 설정 및 제어 과정은 S310 단계 이전 또는 S340 단계 이후에 사용자의 편의에 따라 수행될 수 있다.Thereafter, the
이와 같이, 본 실시예에 따르면 환자의 상태에 따라 재활 프로그램의 난이도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 스마트 기기(10)를 통해 운동 부하의 조절 또한 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예는 일반적으로 접할 수 있는 조향 수단(20)을 이용한 상지 재활 장치로서 조향 수단(20)의 가운데에 스마트 기기(10)를 도킹하여 운동 중에도 화면을 통해 진행 사항 및 결과를 실시간 확인할 수 있어 운동에 대한 흥미를 유발할 수 있다. 뿐만 아니라, 환자의 상태에 따른 여러 프로그램을 구성하여 환자의 초기 상태와 지속적인 운동에 따른 회복 상태를 평가할 수 있는 하나의 지표로 사용될 수 있다.As such, according to the present embodiment, not only the difficulty level of the rehabilitation program may be adjusted according to the condition of the patient, but also the exercise load may be adjusted through the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 스마트 기기 20: 조향 수단
100: 상지 재활 장치 110: 훈련파형 제공부
120: 조작파형 생성부 130: 파형 비교부
140: 난이도 조절부 150: 강도 설정부
160: 제어신호 전송부 170: DB부10: smart device 20: steering means
100: upper limb rehabilitation device 110: training waveform provider
120: operation waveform generation unit 130: waveform comparison unit
140: difficulty adjustment unit 150: intensity setting unit
160: control signal transmission unit 170: DB unit
Claims (12)
사용자로 하여금 상기 조향 수단의 회전 조작을 유도하는 훈련 파형을 화면상에 제공하는 단계;
상기 스마트 기기에 내장된 자이로 센서를 이용하여 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 단계;
상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라 상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 단계를 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법.In the upper limb rehabilitation method using a smart device dockable to the steering means,
Providing a training waveform on a screen that induces a user to rotate the steering means;
Generating an operation waveform corresponding to the rotation operation using a gyro sensor embedded in the smart device;
Comparing the training waveform and the manipulation waveform; And
Upper limb rehabilitation method using a smart device comprising the step of adjusting the difficulty of the training waveform in accordance with the comparison result.
상기 훈련 파형은 시간 축에 대해 사인파 형상을 가지고,
상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 단계는,
동일한 임의 시간 구간에 대하여, 상기 훈련 파형에 대한 제1 적분 값과 상기 조작 파형에 대한 제2 적분 값을 연산하는 단계; 및
상기 제1 적분 값에 대한 제2 적분 값의 오차를 연산하는 단계를 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법.The method according to claim 1,
The training waveform has a sinusoidal shape with respect to the time axis,
Comparing the training waveform and the operation waveform,
Computing, for the same arbitrary time interval, a first integral value for the training waveform and a second integral value for the manipulation waveform; And
The upper limb rehabilitation method using a smart device comprising the step of calculating the error of the second integral value with respect to the first integral value.
상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 단계는,
상기 연산한 오차가 제1 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 현재의 난이도보다 높은 제2 난이도로 조절하고,
상기 연산한 오차가 상기 제1 임계범위보다 높은 제2 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도로 유지하고,
상기 연산한 오차가 상기 제2 임계범위보다 높은 제3 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도보다 낮은 난이도로 조절하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법.The method according to claim 2,
Adjusting the difficulty of the training waveform,
If the calculated error is within the first threshold range, the difficulty of the training waveform is adjusted to a second difficulty higher than the current difficulty,
If the calculated error is within a second threshold range higher than the first threshold range, the difficulty of the training waveform is maintained at the current difficulty level,
The upper limb rehabilitation method using a smart device to adjust the difficulty of the training waveform to a difficulty lower than the current difficulty if the calculated error is within a third threshold range higher than the second threshold range.
상기 난이도의 수행 결과를 상기 화면 상에 제공하고, 상기 사용자 별로 상기 사용자에 의한 난이도 수행 이력과 최근 난이도 정보를 기록하며,
상기 사용자의 로그인 시에 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 최근 난이도로 제공하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법.The method according to claim 1,
Providing a result of performing the difficulty on the screen, recording the difficulty performance history and the latest difficulty information by the user for each user;
Upper limb rehabilitation method using a smart device that provides the difficulty of the training waveform to the recent difficulty at the time of login of the user.
상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 단계는,
상기 조작 파형을 상기 훈련 파형에 겹친 형태로 화면상에 제공하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법.The method according to claim 1,
Generating an operation waveform corresponding to the rotation operation,
An upper limb rehabilitation method using a smart device that provides the operation waveform on the screen in a form overlapping the training waveform.
상기 스마트 기기는,
상기 조향 수단에 장착되어 상기 조향 수단과 유무선 연결되며,
상기 상지 재활 방법은,
상기 조향 수단의 강도에 해당하는 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도를 설정받는 단계; 및
상기 설정받은 강도에 대응하는 제어 신호를 상기 조향 수단으로 전송하는 단계를 더 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 방법The method according to claim 1,
The smart device comprises:
Mounted to the steering means and connected to the steering means in a wired or wireless manner,
The upper limb rehabilitation method,
Receiving a spring effect strength and a damper effect strength corresponding to the strength of the steering means; And
Upper limb rehabilitation method using a smart device further comprising the step of transmitting a control signal corresponding to the set intensity to the steering means
사용자로 하여금 상기 조향 수단의 회전 조작을 유도하는 훈련 파형을 화면상에 제공하는 훈련파형 제공부;
상기 스마트 기기에 내장된 자이로 센서를 이용하여 상기 회전 조작에 대응되는 조작 파형을 생성하는 조작파형 생성부;
상기 훈련 파형과 상기 조작 파형을 비교하는 파형 비교부; 및
상기 비교 결과에 따라 상기 훈련 파형의 난이도를 조절하는 난이도 조절부를 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.In the upper limb rehabilitation device using a smart device dockable to the steering means,
A training waveform providing unit for providing a training waveform on a screen for inducing a user to rotate the steering means;
An operation waveform generator configured to generate an operation waveform corresponding to the rotation operation using a gyro sensor embedded in the smart device;
A waveform comparison unit comparing the training waveform and the operation waveform; And
Upper limb rehabilitation device using a smart device including a difficulty control unit for adjusting the difficulty of the training waveform according to the comparison result.
상기 훈련 파형은 시간 축에 대해 사인파 형상을 가지고,
상기 파형 비교부는,
동일한 임의 시간 구간에 대하여, 상기 훈련 파형에 대한 제1 적분 값과 상기 조작 파형에 대한 제2 적분 값을 연산한 다음, 상기 제1 적분 값에 대한 제2 적분 값의 오차를 연산하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.The method of claim 7,
The training waveform has a sinusoidal shape with respect to the time axis,
The waveform comparison unit,
For the same arbitrary time interval, a smart device that calculates a first integral value for the training waveform and a second integral value for the manipulation waveform, and then calculates an error of the second integral value for the first integral value. Upper limb rehabilitation device used.
상기 난이도 조절부는,
상기 연산한 오차가 제1 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 현재의 난이도보다 높은 제2 난이도로 조절하고,
상기 연산한 오차가 상기 제1 임계범위보다 높은 제2 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도로 유지하고,
상기 연산한 오차가 상기 제2 임계범위보다 높은 제3 임계범위 이내이면 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 현재의 난이도보다 낮은 난이도로 조절하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.The method according to claim 8,
The difficulty adjustment unit,
If the calculated error is within the first threshold range, the difficulty of the training waveform is adjusted to a second difficulty higher than the current difficulty,
If the calculated error is within a second threshold range higher than the first threshold range, the difficulty of the training waveform is maintained at the current difficulty level,
The upper limb rehabilitation device using a smart device to adjust the difficulty of the training waveform to a lower difficulty than the current difficulty if the calculated error is within a third threshold range higher than the second threshold range.
상기 난이도의 수행 결과를 상기 화면 상에 제공하고, 상기 사용자 별로 상기 사용자에 의한 난이도 수행 이력과 최근 난이도 정보를 기록하며,
상기 사용자의 로그인 시에 상기 훈련 파형의 난이도를 상기 최근 난이도로 제공하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.The method of claim 7,
Providing a result of performing the difficulty on the screen, recording the difficulty performance history and the latest difficulty information by the user for each user;
Upper limb rehabilitation device using a smart device that provides the difficulty of the training waveform to the recent difficulty at the time of login of the user.
상기 조작파형 생성부는,
상기 조작 파형을 상기 훈련 파형에 겹친 형태로 화면상에 제공하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.The method of claim 7,
The operation waveform generation unit,
An upper limb rehabilitation device using a smart device that provides the operation waveform on the screen in a form overlapping the training waveform.
상기 스마트 기기는,
상기 조향 수단에 장착되어 상기 조향 수단과 유무선 연결되며,
상기 상지 재활 장치는,
상기 조향 수단의 강도에 해당하는 스프링 효과 강도 및 댐퍼 효과 강도를 설정받는 강도 설정부; 및
상기 설정받은 강도에 대응하는 제어 신호를 상기 조향 수단으로 전송하는 제어신호 전송부를 더 포함하는 스마트 기기를 이용한 상지 재활 장치.The method of claim 7,
The smart device comprises:
Mounted to the steering means and connected to the steering means in a wired or wireless manner,
The upper limb rehabilitation device,
An intensity setting unit configured to set a spring effect strength and a damper effect strength corresponding to the strength of the steering means; And
The upper limb rehabilitation device using a smart device further comprising a control signal transmission unit for transmitting a control signal corresponding to the set intensity to the steering means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120140376A KR101371962B1 (en) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | Method of upper extremities rehabilitation using smart device and apparatus thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101371962B1 true KR101371962B1 (en) | 2014-03-10 |
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| KR1020120140376A KR101371962B1 (en) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | Method of upper extremities rehabilitation using smart device and apparatus thereof |
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|---|---|
| KR (1) | KR101371962B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101630367B1 (en) * | 2015-02-16 | 2016-06-24 | 한국산업기술대학교 산학협력단 | Rehabilitation system for upper limb of hemiplegic patients using smart device and method thereof |
Citations (4)
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| JP2006247280A (en) | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Osaka Univ | Upper extremity rehabilitation apparatus |
| KR20100072582A (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | 전북대학교산학협력단 | Rehabilitation training system for an arm |
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| KR101327688B1 (en) | 2012-06-01 | 2013-11-08 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Rehabilitation system for upper limb of hemiplegic patients and method thereof |
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